在日常生活中，隧道可以幫助人們翻山越嶺。在植物細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)內(nèi)部物質(zhì)穿過細(xì)胞膜時，往往也會通過類似的“隧道”。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫林峰團隊在第六大類植物激素——油菜素內(nèi)酯的運輸領(lǐng)域取得突破性進展。團隊發(fā)現(xiàn)了首個油菜素內(nèi)酯的運輸?shù)鞍?，研究成果?月22日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。
油菜素內(nèi)酯又名“蕓苔素內(nèi)酯”，可以調(diào)控植物體的生長、伸長、開花和育種等多個方面，是一種高效廣譜、無毒無害的新型植物生產(chǎn)調(diào)節(jié)劑。1996年，學(xué)界將其列為繼生長素、脫落酸、細(xì)胞分裂素、乙烯和赤霉素之后的第六大類植物激素。它在細(xì)胞內(nèi)部合成，但是需要運輸?shù)郊?xì)胞外才能發(fā)揮作用。然而，從被發(fā)現(xiàn)至今已80余年，它的運輸過程卻一直是個未解之謎，這極大地限制了油菜素內(nèi)酯信號調(diào)控的研究。
孫林峰團隊在研究第一大類植物激素——生長素的運輸過程中有了意外發(fā)現(xiàn)?！癆BCB19蛋白被廣泛認(rèn)定為生長素的運輸?shù)鞍?，突變蛋白意味著功能破壞，即不再能運輸生長素。但我們卻發(fā)現(xiàn)，這一蛋白突變后的植株，其外形特征與其他生長素運輸?shù)鞍淄蛔凅w表現(xiàn)并不完全一致，于是我們懷疑，這個蛋白是不是還運輸別的植物激素？”因此，團隊檢驗了該蛋白對其他植物激素的反應(yīng)情況，最終發(fā)現(xiàn)了油菜素內(nèi)酯的運輸過程。
孫林峰團隊利用冷凍電鏡技術(shù)解析了ABCB19蛋白的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。ABCB19蛋白長得像一個可以雙開口的V形夾，是細(xì)胞膜上一個個游動著的小“隧道”，倒V字開口“捕捉”細(xì)胞內(nèi)部的油菜素內(nèi)酯，結(jié)合后再以正V字開口在細(xì)胞外部打開進行“釋放”。
孫林峰團隊還與比利時根特大學(xué)尤金妮婭·拉西諾娃團隊進行合作，在植物細(xì)胞內(nèi)證實了ABCB19蛋白能夠運輸油菜素內(nèi)酯，并且正向調(diào)控植物的油菜素內(nèi)酯信號。
“ABCB19蛋白可以轉(zhuǎn)運油菜素內(nèi)酯是一個有趣的發(fā)現(xiàn)，團隊為該領(lǐng)域的研究作出了重大貢獻(xiàn)?！睂徃迦嗽u價。這項成果填補了油菜素內(nèi)酯運輸領(lǐng)域的關(guān)鍵空白，開辟了一片新的天地。
“ABCB19屬于結(jié)構(gòu)和功能相似的一類‘家族蛋白’，發(fā)現(xiàn)它的‘隱藏功能’為我們后續(xù)的研究提供了新的思路?！睂O林峰說，未來針對該家族蛋白的進一步功能分析和改造，將為人們理解、利用油菜素內(nèi)酯信號促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更多幫助。（記者丁一鳴 通訊員朱子月）